[发明专利]一种GaNHEMT器件的高频无损逐周期电流检测电路

说明书

本发明公开一种GaNHEMT器件的高频无损逐周期电流检测电路，涉及氮化镓基第三代宽禁带半导体领域，包括GaN HEMT器件器件电路、电流源电路、动态导通电阻提取电路和运放差分电路，可通过探测器件漏极电压推算得到，通过器件漏源极的高频电流，省去了电流探测器，避免了电流探测器带来的损耗，减小了电路环路面积。该方法还能有效地将GaN HEMT器件的自热效应及其独有的俘获效应解嵌，从而获得高精度的电流探测结果，能够广泛地运用于高频功率电子线路中。

技术领域

本发明涉及氮化镓基第三代宽禁带半导体领域，具体涉及一种GaNHEMT器件的高频无损逐周期电流检测电路。

背景技术

基于GaN HEMT器件的电流采样都存在一些缺陷，例如现有最常用的一种简易电流检测方式，如图3所示，该方法在传统Si基或SiC基MOSFET中影响较小，因为传统Si基或SiC基MOSFET的栅极耐压一般在20V以上，阈值电压在2-4V左右，因而其栅极驱动电压常在12V左右，R1上的压降对栅极驱动几乎无影响，只会增加一部分开通损耗。而GaN HEMT器件的栅极耐压一般仅在7V左右，阈值电压仅在1.5V左右，因而其栅极驱动电压常在5V左右，此时R1的压降可能对栅极驱动产生显著影响，严重时可能导致HEMT器件退出饱和区，大大增加HEMT器件的工作损耗，影响HEMT器件的工作可靠性；

另一种现有方式如申请号：201510135784.3的专利文件所示，该方法运用于传统Si基或SiC基MOSFET中，通过检测漏极电压，再由检测得到的漏极电压除以已知的导通电阻来推算出此时通过Q1的导通电流。这种方法需要设定一个已知的导通电阻，但是实际上这个导通电阻随漏极导通电流和温度也是会变化的，因此，这种检测方法在实际工作中可能存在较大的偏差。另外，不同于传统Si基或SiC基MOSFET，GaN HEMT器件的导通电阻由于俘获效应导致除了温度和电流之外，还存在比如漏极电压、工作频率和工作占空比三个因素的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种GaNHEMT器件的高频无损逐周期电流检测电路，可通过探测器件漏极电压推算得到，通过器件漏源极的高频电流，省去了电流探测器，避免了电流探测器带来的损耗，减小了电路环路面积。该方法还能有效地将GaN HEMT器件的自热效应及其独有的俘获效应解嵌，从而获得高精度的电流探测结果，能够广泛地运用于高频功率电子线路中。

一种GaNHEMT器件的高频无损逐周期电流检测电路，包括GaN HEMT器件器件电路、电流源电路、动态导通电阻提取电路和运放差分电路，所述GaN HEMT器件器件电路中包括第一GaN HEMT器件和第二GaN HEMT器件，所述第一GaN HEMT器件和第二GaN HEMT器件的源极相连，其中第一GaN HEMT器件的漏极直接与电流源电路中的电压源相连，第二GaN HEMT器件的漏极通过无感电阻与电压源相连；

所述动态导通电阻提取电路包括两条由若干二极管串联组成的支路，其中支路一连接在电流源电路中A点和运放差分电路中运算放大器的同向输入端之间，支路二连接在在电流源电路中B点和运放差分电路中运算放大器的反向输入端之间，所述二极管的阳极端连接有稳压管，支路一上的两个C点和支路二上的两个D点都连接有恒流源。

优选的，所述第一GaN HEMT器件和第二GaN HEMT器件的栅极和漏极距离对称，并相邻着安装在同一个散热基板上。

优选的，所述第一GaN HEMT器件和第二GaN HEMT器件关态时的漏极电压一致。

优选的，所述无感电阻的阻值大于欧姆。

优选的，所述运放差分电路包括一个高速运算放大器，高速运算放大器的输出端连接有一个电容。

优选的，所述支路一和支路二中得所有二极管都是同型号的高压小电流二极管。

本发明的优点在于：